В этом им помогли минералы оливины, которые встречаются на многих планетах
Новый метод поиска следов воды на Луне, Меркурии, Марсе и других небесных телах, не имеющих атмосферы, разработали сотрудники лаборатории геохимии углерода им. Э.М. Галимова Института геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН (ГЕОХИ РАН). Более того, они впервые научились дистанционно определять изотопы воды на других планетах, что пригодится для будущих межпланетных экспедиций. Результаты опубликованы в журнале Cosmic Research.
Как сообщили «МК» в Министерстве образования и науки РФ, сотрудникам ГЕОХИ РАН, которым в работе помогали китайские коллеги из Уханьского университета, удалось обнаружить новые маркеры наличия воды в ходе дистанционного зондирования безатмосферных тел Солнечной системы. Такими маркерами оказались инфракрасные спектры отражения минерала оливина, в состав которого, как правило, входят фрагменты воды — гидроксильные группы.
– Если речь идет о воде, которая есть на той или иной планете в настоящее время, то мы можем определить ее спектры напрямую, – говорит Сергей ВОРОПАЕВ, член группы разработчиков, старший научный сотрудник лаборатории геохимии углерода им. Э.М. Галимова, кандидат физико-математических наук. – Но как определить изотопный состав воды, которая существовала на небесном теле в прошлом? Например, воды, которая существовала ранее в мантии Луны? Наша группа нашла очень удобный индикатор типа такой воды – спектры оливинов. Когда эти минералы кристаллизовались, они сохраняли следы той древней воды, и мы научились определять ее следы с помощью спектроскопии.
Сергей Воропаев привел пример американского космического аппарата BepiColombo, который сейчас летит к Меркурию. Оливины, конечно, будут обнаружены по четким спектральным линиям, но сама вода и ее изотопный состав — вряд ли. Преимущество наших ученых в том, что они научились по спектру минерала определять, существовала ли ранее на той или иной планете «легкая» или «тяжелая» вода.
Численная модель оливина с включенными фрагментами воды (гидроксильной группы), которые отмечены белым цветом. Фото предоставлено ГЕОХИ РАН.
Различные изотопы воды определяют тип ее возможного использования. Например, «легкую» (изотопно легкую) воду (H2O) можно пить, а «тяжелую» воду (D2O) использовать для ракетного топлива. Источниками «легкой» воды могут быть углистые хондриты — метеориты, падающие на поверхность Луны и планет, источниками «тяжелой» — кометы.
Знание прошлого Луны и планет очень важно для ученых, моделирующих эволюцию различных тел Солнечной системы.
Работа в лаборатории началась с того, что исследователи откалибровали наземный инфракрасный спектрометр: поместили в него оливин и измерили образцы с разным содержанием воды. В зависимости от того, как смещались его линии в приборе, они связывали их с «тяжелой» формой следов воды в оливине или с «легкой».
Следующим шагом станет взаимодействие с разработчиками российского космического аппарата «Луна-26» или «Луна-27» из Института космических исследований РАН, которые будут интерпретировать данные бортового ИК-спектрометра с использованием новых данных ГЕОХИ РАН.
– Нам придется указать создателям нашего лунного аппарата, где именно искать следы воды в лунном оливине, – уточняет Воропаев.
– Действительно, мы этого не знаем. Есть предположение, что он может быть «тяжелым», дейтерированным. Если нам удастся это выяснить с помощью приборов на лунной орбите, то будущие поколения смогут использовать нашу программу для изучения других планет, того же Меркурия или Марса.